辐射防护与环境保护1(new)课件

1、辐射防护与环境保护 “辐射防护与环境保护”是国家一级学科 “核科学与技术”下的四个二级学科之一。本讲座是为非辐射防护与环境保护专业的研究生所作的。第一章基础知识 1895年伦琴发现X射线。 1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。其后不久居里夫人发现镭。放射性元素能发射出能量很大的射线，这为探索原子和原子核提供了一种前所未有的武器。 1911年，卢瑟福等人利用射线轰击各种原子，观测射线所发生的偏折，从而确立了原子的核结构，提出了原子结构的行星模型，这一成就为原子结构的研究奠定了基础。1919年，卢瑟福等又发现用粒子轰击氮核

2、会放出质子，这是首次用人工实现了核蜕变(核反应)。此后用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。 在初期的核反应研究中，最主要的成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的合成。30年代初，静电、直线和回旋等类型的加速器已具雏形，利用加速器可以获得束流更强、能量更高和种类更多的射线束，从而大大扩展了核反应的研究工作。此后，加速器逐渐成为研究原子核和应用技术的必要设备。在核物理发展的过程中人们很快就发现了放射性射线对某些疾病的治疗作用。直到今天，核医学仍然是核技术应用的一个重要领域。 核物理研究受到人们的重视得到社会的大力支持，是和它具有广泛而重要的应用价值密切相

3、关的。 核技术主要为核能源的开发服务，核电成为火电、水电后的第三大能源，正在研究开发的核聚变工程将为今后的能源提供新的途径。同位素的应用是核技术应用最广泛的领域，同位素示踪已应用于各个科学技术领域；同位素药剂应用于某些疾病的诊断或治疗；同位素仪表在各工业部门用作生产自动线监测或质量控制装置。 离子注入技术是研究半导体物理和制备半导体器件的重要手段。离子束已经广泛地应用于材料科学和固体物理的研究工作。离子束也是用来进行无损、快速、痕量分析的重要手段。 在原子核物理学诞生、壮大和巩固的全过程中，通过核技术的应用，核物理和其他学科及生产、医疗、军事等部分建立了广泛的联系，取得了有力的支持。电离辐射

4、电离辐射是由能引起物质电离的带电粒子或不带电粒子构成的辐射，简称辐射。 具有一定能量的带电粒子例如和粒子可以与原子中的电子直接碰撞后将其击出，形成一个离子对，称为直接电离。不带电粒子例如射线、X射线和中子引起的电离是它们与物质相互作用后产生的次级带电粒子引起的，称为次级电离。机体受到各种电离辐射的作用称为辐射照射，或简称照射。人类受到的照射可来自体外，成为外照射，也可来自进入体内的放射性核素，称为内照射。 粒子 辐射的概念已经扩大到正电子辐射，粒子是正电子和电子。它们的静止质量相同，电荷相等，符号相反。 与粒子不同，粒子展示出一个连续能谱。核素表中查到的是能谱的最大值。 电子与介质相互作用主要

5、是电离、激发和辐射（轫致辐射产生X射线）。电子在介质中衰减过程基本符合指数规律。 粒子可以构成外部伤害，深度和粒子能量有关，高能粒子还要考虑它通过轫致辐射产生的X射线的危害，而它的内照射危害却比粒子小得多。X和辐射 和射线都是电磁波（光子）。唯一的区别是来源：射线是属于原子核发射出来的辐射；射线指的是在原子核外部产生的辐射。 它们和物质的相互作用主要是三种过程：光电效应、康普顿散射和电子对的产生。三种过程都产生电子。它们又电离或激发物质中的其它原子。 和辐射穿透性强。对人体外照射伤害大，一般情况下需要屏蔽。而且它的反散射问题严重。但内照射的危害却要小得多。中子 与上述三种辐射不同，中子不可能是

6、天然衰变的产物，它主要是由核反应产生的。中子依据能量不同而分为热中子、中能中子、快中子和相对论性的中子。不同种类的中子和介质作用的机理很不相同。 中子屏蔽困难，对机体伤害大，还能产生感生放射性，是辐射防护中要认真对付的辐射。但它几乎不存在内照射的危险。辐射危害 各种辐射照射对人类的健康危害是在人类不断利用各种电离辐射源的过程中被认识的。今天，随着辐射源与核能的广泛和平利用，在给人类带来莫大利益的同时，也使人类接触各类辐射的机会显著增加。其中包括：在从事某种职业的过程中受到的职业性照射，因接受医学诊断和治疗而受到的医学照射，以及一般居民从所有其它辐射源受到的公众照射。因此，人类应该在最大限度利用

7、电离辐射源和核能的同时加强辐射防护，尽量避免和减少电离辐射可能引起的健康危害。 人类接受辐射照射后出现的健康危害来源于各种射线通过电离作用引起组织细胞中原子、分子的变化。危害的性质和程度因辐射的物理学特性和机体的生物学背景而有所不同。它可以是发生在受照者本人的躯体性效应，也可是因生殖细胞受到照射引起的发生在受照者后裔的遗传性效应；可以是超过一定水平照射后必然出现的必然性效应，也可以使受照水平虽低也不能完全避免的随机性效应。剂量(Gy)类型程度初期症状或损伤程度0.250.25-0.50.5-1不明显和不易察觉的病变可恢复的机能变化，可能有血液学的变化机能变化，血液变化，但不伴有临床症相1-22

8、-3.53.5-5.55.5-10骨髓型急性放射病轻度中度重度极重度乏力，不适，食欲减退头昏乏力，食欲减退，恶心呕吐，白细胞短暂上升后下降多次呕吐，可有腹泻，白细胞明显下降多次呕吐，腹泻，休克，白细胞急剧下降10-5050肠型急性放射病脑型急性放射病频繁呕吐，腹泻严重，腹痛，血红蛋白升高频繁呕吐，腹泻，休克，共济失调，及张力增高，振颤，抽搐，昏睡，定向和判断力减退急性放射性全身照射又未进行专门的医学治疗的半致死剂量约为3-5Gy 由于辐射的随机性效应造成的低水平辐射致癌的危险度见下表辐射危害评价 辐射危害评价是放射医学研究中的一个新领域。放射医学研究的发展经历了三个阶段：医学放射生物学、原子医

9、学、辐射源和核能广泛应用后出现的对低剂量照射的研究（这个阶段的特点是放射医学与辐射防护科学之间的更紧密的结合）。放射医学发展的上述三个阶段并不是相继取代而是相互补充。医学放射生物学、必然性效应和急性放射病至今仍然是放射医学研究的重点。人们对辐射健康危害的研究从高剂量照射向低剂量照射扩展，从近期效应向远期效应扩展，从必然性效应向随机性效应扩展，从个体分析向群体分析扩展，从定性评价向定量评价扩展。辐射健康危害的定量评价为制定辐射防护剂量限值提供医学证据。 第二节辐射防护的原则和辐射防护剂量限制的历史ICRP-26提出的ALARA原则（As Low As Reasonable Achievable）

10、两类效应概念 辐射防护的目的在于防止有害的非随机性效应，并限制随机性效应的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。剂量限值的历史 红斑剂量 耐受剂量 容许剂量个人剂量限值 几十年来剂量限值的概念、表达方式有很大变化，很难对不同时期的限值进行直接比较。不过从整体来看，职业性全身照射的年限值在不断降低。 从1958年开始定为每年50 mSv，持续到1977年（ICRP-26）。1991年 ICRP-60发表，它在剂量限值上的主要改变表现为每年不超过50 mSv，连续五年之和不超过100 mSv。活度 在给定时刻处于一给定能态的一定量的某种放射性核素的活度定义为： A = dNdt式中：dN 在时间间

11、隔dt内该核素从该能态 发生自发核跃迁数目的期望值。 活度的单位是秒的倒数，称为贝克（勒尔） （Bq）,它与原使用单位居里的关系为: 1Ci = 3.7 1010Bq照射量 照射量是描述X和射线辐射场的量。照射量的国际单位（SI）用每千克空气中的电荷量库仑表示，即Ckg-1。照射量的专用单位是R(伦琴)。 R=2.5810-4Ckg-1 或 1Ckg-1=3.877103R 伦琴单位使用历史悠久，它不是受照物质吸收的能量，应称为照射量，而不是一度被误称的剂量和照射剂量。用于描述辐射场时它只适用于空气，而且只能用于度量10 KeV-3 MeV能量范围的X或射线。吸收剂量 吸收剂量是描述辐射场内受

12、照物体接受的能量。吸收剂量是与辐射效应有联系的辐射防护中使用的最基本的剂量学量。吸收剂量使用与比释动能相同的SI单位和专用单位，即Jkg-1和Gy。吸收剂量的旧单位是rad(拉德)，1Gy=100rad。辐射权重因数、当量剂量和剂量当量 吸收剂量表示受到辐射照射后人体组织器官的能量沉积。辐射照射后引起的生物效应及其严重程度不仅取决于能量沉积，还取决于辐射的种类。为了使不同辐射的吸收剂量能更好的与低剂量照射后随机性效应的发生概率相联系，ICRP-26中曾经利用与辐射类型及其能量有关的权重因数，即品质因素Q对组织或器官的吸收剂量D进行加权。 加权的吸收剂量称为当量剂量，按下列方程定义：H =D Q

13、 N 式中N是所有其他修正因子的乘积，实际ICRP取N=1。当组织或器官同时受到几种辐射照射时，则相应的剂量当量等于每种辐射的当量剂量的总和。当量剂量的SI单位与吸收剂量相同，也是Jkg-1，专用单位为Sv(希沃特)，以便与吸收剂量相区别。当量剂量的旧单位是rem（雷姆），1Sv =100 rem。 当量剂量HT,R的定义为： H T，R=D T，RR式中： D T，R 辐射R在器官或组织内产 生的平均吸收剂量。 R辐射R的辐射权重因数。辐射权重因数通常称为Q值，与辐射的LET值相关。 辐射类型 Q的平均值 X射线，射线及电子 1 热中子 2.3 能量未知的中子、质子和静止质量大于1原子质量单位的单电荷粒子 10能量未知的粒子和多电荷粒子（及电荷数未知的粒子） 20注：热中子的Q的平均值是ICRP-42（1984）给出的。有效剂量 有效剂量的定义为人体各